Fødevaresystemernes bæredygtighed kræver lavere energiforbrug

Moderne bæredygtighedspraksis tilskynder ofte til ressource- og energieffektivitet på tværs af separate sektorer, såsom fødevareproduktion eller biobrændstoffer, men denne tilfældige tilgang kan faktisk føre til vedvarende miljøforfald, ifølge en nylig kommentar fra forskere ved University of Georgia College of Engineering.

Brug af ny teknologi til at forbedre effektiviteten, i særdeleshed, kan fremskynde dette miljøforfald ved at skabe flere produkter til billigere priser. Materialerne og energien "sparet" bliver faktisk ikke bevaret, men omdirigeret til andre formål, skrev forfatterne i et papir udgivet for nylig i Naturens bæredygtighed .

"Bæredygtighed kræver, at mennesker vælger at gøre mindre med mindre, " sagde hovedforfatter John Schramski, en lektor i Engineering College. Schramski og kolleger blev inviteret til at skrive kommentaren til tidsskriftet.

"Vi forsøger at balancere materialer som nitrogen eller vand, som er teknisk fornyelige, men overvægten af ​​energi er ikke, "sagde han." Når energien er forbrændt, det er væk. Vi får aldrig biomasse eller fossile brændstoffer tilbage."

Schramski, Brock Woodson fra College of Engineering og James Brown fra University of New Mexico har udforsket spørgsmålene forbundet med energibalance i økosystemer og industrier, og hvordan civilisationens energiforbrug fortsætter med at skyde i vejret.

Ved at bruge den forudsætning, at energi er "evnen til at forårsage forandring, "forfatterne bemærker, at energiforbruget er steget markant i de sidste 70 år, og det fortsætter med at vokse. I det væsentlige, en eksponentielt stigende energiudledning skaber eksponentielt stigende miljøændringer.

"En grund til, at vi ikke forstår alvoren af ​​disse omstændigheder er, at få virkelig forstår det grundlæggende energibegreb, "skrev de i kommentaren. Energividenskab fokuserer på kvalitet, mængde og kilde, men al energiforbrug af enhver art fortsætter med at ændre miljøet, hvad enten det er fra vedvarende eller ikke-vedvarende brændstoffer.

"Når typisk bæredygtighedsvidenskab siger, at en ny proces er designet med 20 % mindre brændstof, alt, hvad der egentlig gør, er at gøre disse ressourcer tilgængelige for en anden, "Sagde Schramski.

I virkeligheden, reducere forbruget af skovressourcer, for eksempel, betyder ikke, at skoven aldrig vil blive brugt igen. I stedet, skoven vil blive udsat til anden brug på et senere tidspunkt, han sagde. Ultimativt, i et lukket system, intet mekanisk eller miljømæssigt system kan på ubestemt tid modstå denne form for eksponentielt stigende aktivitet.

"Alt, hvad vi laver, koster energi, og vi har ikke uendelige forsyninger af det, " sagde Woodson. "Vi kender dette fra vores daglige liv, når vi vågner sultne og er løbet tør for vores personlige brændstofreserver."

Selv så tidligt som i midten af ​​1800-tallet, Den engelske økonom William Stanley Jevons viste, at en forbedring af effektiviteten i ingeniørdesign ofte fører til øget energi- og ressourceforbrug frem for et fald. Innovationer gør det muligt for teknologi at være mere rentabel, og lavere priser fører til øget efterspørgsel, samt en hurtigere udtømning af ressourcer.

"Forskere leder efter bedre måder at forklare forholdet mellem teknologi og energi, "Sagde Schramski." Teknologiens energibehov er en tvingende funktion på miljøet. "

I avisen, Forfatterne pegede på fødevaresystemer, kød og biobrændstoffer som eksempler på de "komplekse og til tider kontraintuitive" udfordringer, der ligger forude for bæredygtighedsinitiativer. Fødevareproduktion, for eksempel, er blevet mere og mere kompleks med tiden. Jæger-samlersamfund brugte en lille mængde af Jordens biomasse til at opfylde deres biologiske behov, der skred frem, efterhånden som landbrugs- og industrisamfund brugte flere processer til at skaffe og distribuere mad.

"De fleste mennesker i dag er ikke klar over, hvor meget energi der går ind i fødevaresystemet. Det er et bevidsthedsproblem, og når folk lærer mere, de kan træffe bedre valg, "Sagde Woodson." Selvom dette ikke stopper i en generation, vi kan begynde at gøre denne diskussion til en del af vores kulturelle beslutningstagning."

I nutidens moderne civilisation, omkring 15%-30% af alt energiforbrug bruges til det globale fødevaresystem til maskiner, gødning, pesticider, vandingssystemer, høst, transport, opbevaring, markedsføring og forberedelse. Dette omfatter mindre haver og græsgange op gennem industrielt landbrug og havfiskeri, skrev forfatterne.

Mennesker har brug for omkring 2, 000-2, 400 kalorier om dagen. For at imødekomme dette behov, baseret på data fra 2013, forfatterne beregnede, en global befolkning med 7 milliarder mennesker høster omkring fire gange den planteenergi, der er nødvendig for hver nedstrømsenhed af fødevareenergi på middagsbordet. Kød er den største bidragyder til denne ineffektivitet, der kræver, at omkring 60% af disse høstede planteenergier kun producerer 20% af de forbrugte endelige kalorier.

Biobrændstofberegninger viser et lignende resultat. Den dobbelte planteenergi høstes for hver nedstrømsenhed af ethanol og biodieselenergi, skrev forfatterne. Ironisk, Forfatterne påpeger, at lige store mængder fossile brændstoffer bruges til at destillere flydende biobrændstoffer fra planter, og flydende biobrændstoffer udgør kun ca. 2,6% af den olie, der bruges til global transport. "Det er latterligt ineffektive tal, " sagde Schramski.

"Fra dette perspektiv, at reducere forbruget af kød og flydende biobrændstof giver en bemærkelsesværdig klar forbedring, " skrev forfatterne. "Det er klart, vi anerkender omfanget af det socioøkonomiske, adfærdsmæssige og ernæringsmæssige kompleksiteter og udfordringer forbundet med disse veje frem."

Imidlertid, en bæredygtig fremtid uden en væsentlig reduktion i energiforbruget er ikke mulig, tilføjede de. Når Schramski præsenterer denne type data offentligt, han viser ofte billeder af Jorden fra rummet om natten, hvor lysene lyser stærkt i større byer.

"Virkeligheden er, at disse lys er en kontrolleret eksplosion, " siger han ofte til publikum. "Planeten ulmer."

Den nuværende ødelæggende coronavirus-pandemi giver et kortsigtet indblik i, hvad der er muligt. Med hundredvis af lande over hele planeten låst under ly-in-place ordrer, mennesker bliver hjemme begrænse rejser og overveje deres ressourcer mere bevidst.

"Vi kan ikke følge med på dette niveau, men med nogle små ændringer af vores livsstil, vi kan reducere en betydelig mængde energiforbrug, "Sagde Woodson." Selv at tillade medarbejdere at arbejde hjemme en eller to dage om ugen kan have indflydelse. Vi får se, hvad der sker, når økonomien kommer tilbage."